燃料電池について

質問

燃料電池のエネルギ-効率とファラデ-効率を実験結果から求めました。エネルギ-効率は30%程度となり、およそ予想していた値でしたが、ファラデ-効率は、なんと90%を越えてしまいました。絶対どこかで間違っていると思うのですが、見つけられません。自分の計算過程を以下に記します。
ファラデ-効率=計算値の体積/消費した水素の体積
ここでの計算値の体積とは、得られたエネルギ-を生み出すのに計算上必要な水素の体積を意味しています。
計算値=(モル数)・RT/p
(モル数)=(電流)(時間)/2F
R=8.3144J/K・mol T=273.15K p=10^5N/m^2
F=96485 C/mol
実験結果から、電流は0.463Aで、流した時間は168秒
分母となる使われた水素の体積は10(cm)^3、つまり
10^(-5)m^3でした。
数値代入すると、
(8.3144・273.15・0.463・168)/(2・96485・10^(-5)・10^5)=0.916・・・となります。
どこかおかしいところはあるでしょうか。
それともファラデ-効率というのは、学生実験で90%を越えるものなのでしょうか。

回答No.2

kenchin · ベストアンサー

私も全く自信がないのに解答していますので、トンチンカンだったら
お許しを。

□
私も計算してみましたが、間違っているようには思えないです。
ですから、実際にその効率だったと思われます。

ただ、少し気になった点は、圧力の部分ですね。
10^5N/m2ということで、0.99atmですよね？
（ごめんなさい、古い人間なんでatmで考えた方が楽なんです。）
これって、ゲージ圧そのままをぶち込んでいます？

一部のゲージは大気圧補正を受けますので、「その時の大気圧＋ゲージ圧」が
実圧力になるんですが、ここら辺だけがどうなのかな？っと思いました。

□
>>それともファラデ-効率というのは、学生実験で90%を越えるものなので
>>しょうか。

実際の装置を見てみないと解りませんが、燃料電池においてファラデー効率を
落とすのは、殆どの場合がクロスオーバー（※）なんですよね。

　　※：アノード側に供給された燃料の一部が、消費されずに電解質
　　　　膜を通してカソード側に漏れ出す（透過する）現象をクロス
　　　　リーク(orクロスオーバー)と云います。

メタノール系ですとクロスオーバーが多くて９０％を簡単にたたき出すことは
厳しいんですが、今回は水素を使われたということなんで、膜の材質次第では
有りうるのかなぁ～って感じです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
クロスオ-バ-というのは初めて聞きました。ファラデ-効率が落ちる原因が分からなかったので、とても参考になりました。ありがとうございました。

回答No.1

acacia7

「ファラデー効率」というもの自体を忘れてしまっているので申し訳ないのですが・・・

計算上は特に問題はないと思われます。
ただ、ここでファラデー効率として求められているのは「燃料の利用率」です。
つまり、燃料電池に投入されたH2を分母とし、
電気回路で消費されたH2を分子としているわけです。

通常、エネルギー効率は投入されたエネルギーを分母とし、出力のエネルギーを分子とします。

つまり、ファラデー効率では燃料電池に投入されたH2のエネルギーで単位をあわせたとしても、どの様な形でエネルギーが出力されたのかを考慮していません。
そこで、出力エネルギーの3分の1が電力として出力され、残りが熱になってしまう状態であれば、エネルギー効率３０％といったことになるわけです。

近年の燃料電池の応用分野で注目される「コジェネ」では電力供給とともに熱の利用も行われることから、
総合エネルギー効率は８０％を超えることになったりするわけです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
コジェネとはコ-ジェネレ-ションのことですよね?たしか排熱を利用するとか・・・
参考になりました。ありがとうございました。